Advent Solar 公司推出了一种被称为“Ventura Technology”的集成背接触电 池和模块架构。它把采用 emitter-wrap-through(简称 EWT)的背接触电池技术 与一种高度自动化的平面制造工艺(MMA)组合起来。EWT 电池是一种特别有 利于采用太阳能级硅基板的背接触太阳能电池。 在与 MMA 进行架构集成的过程中,对 EWT 电池所做的最重要的添加就是 分布式接触点。这些分布式触点减小了太阳能电池中的电阻,并将昂贵 太阳能电池镀金属(Ag)的使用量以及由此产生的应力减小到最低限度。这种电 池/模块设计是采用架构集成所产生的结果类型一例——快速地把电流从昂贵的 太阳能电池镀金属转移至太阳能电池背膜电路中较便宜的金属将最大限度地降 低成本,同时实现性能的最大化。利用这种新型几何结构生产出来的早期电池获 得了超过 17%的效率。更加重要的是,EWT 与 MMA 的架构集成保持了成品模块 中更多的电池功率。灌封损耗指的是模块功率与电池功率之比。对于那些采用传 统电池的模块而言,该损耗项通常约为 4%~5%。运用这种新技术的早期生产模 块其灌封损耗不到上述数值的 1/2。
基于科学的可靠性方法 MMA 工艺涉及一种新的装配方法,该方法使用了一种新型电接触材料—— 导电型胶粘剂。PV 模块预期将实现 25 年的超长使用寿命。对于长寿命而言,导 电型胶粘剂的灵活性可能是一种优势, 而且它们已在某些特别苛刻的应用 (比如: 汽车电子)中得到使用。传统的模块技术经历了大量的加速环境应力测试和现场 测试,从而使得大众对其可靠性有了信心。 业界已经制定了加速测试的统一标准,旨在帮助确保一致且可靠的产品性 能。虽然采用新型 MMA 工艺和设计的测试样品和全尺寸模块已经通过了 IEC 认证测试程序的所有主要部分(热循环、湿冻和湿热),但业界还是启动了一项更 为细致的研究,以使人们对于其长期现场可靠性建立起更强的信心。 采用新工艺和新材料的产品的认证可以利用基于科学的可靠性测试方法来 加快进度。传统上,可靠性测试需要用到大量的统计样本,以使加速 测试与现场测试相关联。基于科学的方法运用了建模和仿真(以帮助确定性能特 征)、特殊的测试结构(用于隔离不同的元件)、失效模式和机理的识别、预测 可靠性模型的开发以及新型质量保证测试和程序的开发。
目前正在进行中的工作包括 MMA 模块构造的详细有限元模型的开发、模块 材料黏弹性的特性分析、模块组中各种元件的粘附力和电阻的测试样本的开发、 用于检查新产品的失效分析方法的开发以及新型质量评估程序的开发。 这样一项 计划的实施结果将是人们对于新产品的可靠性和在生产中维持该工艺的能力拥 有更强的信心。 EWT 背接触太阳能电池 背接触硅太阳能电池在研究团体中受到了诸多的关注。 其主要优势包括通过 减少光遮蔽而提升的效率、 较为简单的模块装配自动化以及凭借更加统一的外观 而获得强化的美学效果。近一段时间,它们赢得了大量的商业关注。SunPower 公司提供了一款采用 n 型多晶硅基板和一种专有加工工艺的高效太阳能电池。 Kyocera、PhotoVoltech、Sollhand 和 Q-Cells 公司则提供或公开展示了采用 p 型多晶硅和一种镀金属穿孔卷绕(metallization wrap-through,MWT)设计的背接触 太阳能电池。MWT 经由数目有限的小孔将金属从前表面卷绕至后表面,因此在 前表面上仍然存在一些网格遮蔽和电阻损耗以及由附加的丝网印刷工序所产生 的额外成本。
发射极穿孔卷绕(Emitter wrap-through,EWT)太阳能电池是一种颇具前途 的背接触电池方案。这种太阳能电池通过激光钻孔将 n+发射极从前表面卷绕至 后表面,以形成导电通路。与 MWT 电池不同,这种设计完全消除了网 格遮蔽损耗,进一步改善了效率和美学效果。而且,由于在前后两个表面上均存 在一个 n 型发射极,因此该电池结构还具备双面集电的固有特征。 双面集电意味着 p 型硅基板块当中的光电载流子可由前表面或后表面发射 极来收集,从而有效地提升了内部集电效率。内部集电效率的改善意味着 EWT 电池可以使用成本较低的硅材料(比如:经改良的冶金级硅),而由此造成的性 能损失则较少。另外,由于 B 掺杂物原子和填隙 O 杂质之间的一种相互作用的 缘故,EWT 电池所遭受的光致劣化也将较少,而这种劣化在 p 型单晶硅电池中 却是很常见的。单晶硅 EWT 电池的效率已经达到了 21%以上,多晶硅 EWT 电池 的预期效率则在 19%左右。 结论 在人们的预期中, 一个产业及其产品的发展通常将支持元件集成度更高的设 计,以最大限度地提升系统的性价比。本文介绍了一种用于同时优化背接触 cSi 太阳能电池和模块设计的新方法。该方法业已展现了性能上的优势,而且还将能 够更加容易地针对未来的要求(更大和更薄的电池、更容易地实现生产工具产能 的扩大等)进行调整。此外,还介绍了一种用于加快新产品和过程认证的基于科学的可靠性方法。